Protection contre les coups de bélier

Qu’est-ce qu’un coup de bélier?

Le coup de bélier est un phénomène de surpression qui apparaît lorsqu’il y a une variation brusque de la vitesse d’un liquide, à la suite d’une fermeture/ouverture rapide d’une vanne, d’un robinet ou du démarrage/arrêt d’une pompe.

La problématique est donc les retours d’eau, les augmentations de débit et la protection contre les coups subits.

Cette surpression peut être importante. Elle se traduit souvent par un bruit caractéristique et peut entraîner la rupture de la conduite dans les grosses installations, du fait de la quantité de fluide en mouvement. Ce problème peut être résolu avec la mise en place d’un antibélier, ou amortisseur. L’antibélier sert à éviter la rupture du réservoir et de la tuyauterie, la vibration et le bruit.

La force provoquée par le coup de bélier peut être comparée à une véritable explosion. L’onde de choc recule dans la tuyauterie jusqu’à ce qu’elle atteigne un point de butée (coude ou tuyau d’un diamètre plus gros, par exemple) et reparte aussitôt vers le point d’impact initial.

Vitesse moyenne de l’onde du coup de bélier : 1 300 mètres/seconde (4 265 pi/s)

En utilisant le phénomène du coup de bélier, il est possible de concevoir un dispositif permettant de pomper un fluide à une certaine hauteur sans autre énergie que la force du même fluide. C’est le bélier hydraulique.

Lorsqu’une tuyauterie est brutalement fermée, la masse de liquide avant la fermeture est toujours en mouvement avec une certaine vitesse, générant une pression élevée, ainsi qu’une onde de choc. Dans une plomberie courante, cela se manifeste par un bruit sourd, rappelant le son d’un coup de marteau. Les coups de bélier peuvent provoquer la rupture d’une tuyauterie si la pression atteinte devient trop élevée. Des poches d’air peuvent être ajoutées sur le réseau de tuyauterie afin d’obtenir un effet amortisseur, protégeant le système.

Dans une installation domestique, des coups de bélier peuvent se produire lorsqu’une machine à laver ou un lave-vaisselle coupe son alimentation en eau. Cela se traduit généralement par un « bang » assez fort.

D’autres causes des coups de bélier peuvent découler des défaillances d’une pompe ou encore, de la fermeture d’un clapet anti-retour.

Enfin, il est nécessaire d’avoir plusieurs amortisseurs afin d’éviter tous problèmes de brusques retours d’eau. Chaque amortisseur est conçu pour répondre aux contrecoups pouvant être produits par un certain nombre d’appareils et par extension, par plusieurs facteurs d’alimentation.

Moyens de prévention :

Les coups de bélier peuvent être à l’origine d’accidents, mais le plus souvent, cela se limite à une rupture de tuyauterie ou du matériel qui y est raccordé. Les lignes transportant des fluides dangereux bénéficient d’une attention toute particulière lors de la conception, de la construction et de l’exploitation.

Les éléments suivants permettent de diminuer ou supprimer les coups de bélier :

• Réduire la pression de l’alimentation en eau, par l’installation d’un régulateur de pression;
• Réduire la vitesse du fluide dans la tuyauterie. Afin de réduire l’importance du coup de bélier, certains guides de dimensionnement recommandent une vitesse égale ou inférieure à 1,5 m/s;
• Installer des robinets avec une vitesse de fermeture lente;
• Utiliser des procédures d’ouverture et de fermeture sur une installation;
• Installer une bouteille anti-coup de bélier, également appelée bouteille anti-pulsatoire ou antibélier;
• Mettre en place une chambre d’équilibre;
• Réduire les longueurs de tuyauterie droite par des coudes ou des lyres de dilatation, les coudes réduisant l’influence des ondes de pression;
• Employer des éléments de tuyauterie conçus pour des pressions élevées (solution coûteuse);
• Installer un volant d’inertie sur la pompe;
• Installer une dérivation (bypass) de la pomperie;
• Utiliser une vanne automatique de pompage pour les pompes.